[发明专利]水平井复杂环境随钻电磁波电阻率测井快速仿真方法

说明书

本发明提供一种水平井复杂环境随钻电磁波电阻率测井快速仿真方法，将不存在解析解的复杂的三维地层模型按矢量叠加原理进行拆分成存在解析解的纵向成层、径向成层两套简单结构模型，利用解析解分别计算，并将纵向成层模型仿真计算结果叠加到径向成层模型中，最终对径向成层模型数值仿真耦合了三维地层模型全参数，对最终径向成层介质仿真结果进行环境校正处理，得到最终的数值仿真结果。本方法解决了传统随钻测井有限元三维仿真计算速度慢、计算量大从而导致在工程应用中受限，同时也解决了三维复杂地层环境中随钻电磁波仿真不存在解析解，导致解析解无法应用在三维空间中随钻电磁仿真的问题。

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种水平井复杂环境随钻电磁波电阻率测井快速仿真方法。

背景技术

随着水平井和大斜度井钻井技术广泛应用，电缆测井应用受到一定制约，测井数据采集广泛采用随钻测量方式。随钻电阻率由于钻开时间短，测量点受泥浆侵入影响较小，且能够提供不同探测深度的测井曲线。随钻电阻率数据能反映地层真实的参数，因此随钻测井仪器有着广阔的应用前景。随着复杂油气田勘探开发的不断深入，大斜度井、水平井等复杂工艺井的广泛应用，随钻测井技术研究与随钻测井仪器研发得到足够的重视，并得到了快速的发展。

随钻电磁波电阻率类仪器电阻率测量与电缆侧向类仪器有很大不同，侧向类仪器利用直流电模式进行测量，通过一定的仪器常数进行刻度，即可把测量采集的信号转换成地层电阻率信号；随钻电磁波电阻率仪器是利用距发射源不同距离的两个接收线圈获得感应电磁波的相位移和幅度衰减变化来描述地层电阻率。相位移和幅度衰减与地层电阻率是一种非线性关系，没有固定的刻度系数，通常利用相位移-电阻率转换关系将相位移转换成相位移电阻率，利用幅度衰减-电阻率转换关系将幅度衰减转换成幅度衰减电阻率。不同仪器、不同源距、不同工作频率所对应的电阻率转换关系不同。

传统的随钻电磁波测井仪器发射线圈与接收线圈共轴，测量得到的地层信号为地层信息的平均值；近年来三大石油测井服务公司相继推出了具有方位探测能力的随钻方位电磁波测井仪器。2005年斯伦贝谢公司推出了PeriScope方位电阻率测量仪，2006年贝克休斯公司推出了随钻方位电磁波测井仪APR，2007年哈里伯顿公司推出了方位深电阻率测量仪ADR。方位电磁波测量仪器均采用轴向，倾斜或横向线圈混合，能够更好地提供有关地层方位的信息，指示地层的各向异性，识别地层边界。

目前，随钻电磁波电阻率仪器正演仿真主要有有限元方法、模式匹配法、伪解析解方法、积分方程方法等，以上的所有方法在二维模型中应用较为成熟，而对于复杂的三维地层模型，伪解析解、积分方程法、模式匹配法等已经不再适用，而有限元方法虽然可以模拟复杂三维结构，但是面临计算速度慢、计算要求计算机内存空间大等问题，严重制约了三维数值仿真的发展和应用。

为此，我们从随钻电磁波电阻率测量信号源头出发，将不存在解析解的复杂的三维地层模型按矢量叠加原理进行拆分，获得纵向成层、径向成层两套简单结构模型，纵向成层、径向成层地层模型电磁波数值仿真存在解析解，利用解析解分别计算，并将纵向成层模型仿真计算结果叠加到径向成层模型中，最终对径向成层模型数值仿真耦合了三维地层模型全参数，对最终径向成层介质仿真结果进行环境校正处理，得到最终的数值仿真结果。本方法解决了传统随钻测井有限元三维仿真计算速度慢、计算量大从而导致在工程应用中受限，同时也解决了三维复杂地层环境中随钻电磁波仿真不存在解析解，导致解析解无法应用在三维空间中随钻电磁仿真的问题。本技术将传统有限元仿真一个计算单元耗时大于30分钟，提高到仿真一个计算单元耗时小于10秒，大大提高了计算速度，解决了三维仿真工程应用技术瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水平井复杂环境随钻电磁波电阻率测井快速仿真方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

步骤1，依照随钻电磁波电阻率仪器工作原理，设定工作频率和收发线圈源距，将发射线圈等价为点源，根据单位磁偶极子发射源随时间变化关系，建立单位磁偶极子电磁场分量关系式；